地理时空数字化底座理论框架构建与应用实践

学术   2024-06-09 00:07   北京  
引用格式:

吴田军,骆剑承,李曼嘉,等.地理时空数字化底座理论框架构建与应用实践[J].地球信息科学学报,2024,26(4):799-830.[WuTJ, Luo J C, Li M J, et al. Theoretical framework construction and application practice of the geographic spatiotemporal digital base[J]. Journal of Geo-information Science, 2024,26(4):799-830. ] DOI:10.12082/dqxxkx.2024.230747


 引言  

近年来,我国数字经济蓬勃发展,以数字化转型驱动生产、生活和治理方式变革的需求日益迫切。地理时空信息作为万物互联和智能服务的关键要素,其支撑国家和地方高质量发展的作用被广泛认识并得到高度重视。十四五以来,以底座筑基、向智算而进、从行业出发、向场景而升的地理信息服务方兴未艾,底座思维不断深入科研与产业技术发展的创新链。然而,现有底座在组织架构、形态样式、信息生成方式、精准程度、服务能力等方面尚存在诸多短板,亟待从理论和方法论层面的根本上进行革新升级。
对此,本研究从复杂地表系统表达、时空不确定性分析、地理空间智能计算等视角出发,全面分析了地理时空表达计算的理论方法研究现状,进而以解构复杂地表、解析精准参数为问题驱动,提出了“地理时空数字化底座”的相关理论框架和研究思路,如下图。

地理时空数字化底座总体研究框架 

概述了其中的基本概念与技术要点,如下图。


 地理时空数字化底座实施路径与技术要点 

重点分析了复杂地表系统的多重表达与知识关联、空间形态约束谱序特征重建的不确定性分析、“星-地-人”协同的信号传递与优化控制等3个关键科学问题,从“全域空间可解构”、“局部空间可解析”、“空间之间可传递”3个目标切入串联“空间表达”与“参数计算”前后两阶段,阐释了可靠表达、可信分析、可控计算的难点所在及可行求解路径。

 地理时空数字化底座研究的3个科学问题 


 地理时空数字化底座的信号传递与优化控制:“地理推测/遥感探测/地面观测”闭环 

在此基础上,以农业生产空间的监测监管为需求导向,分享了数字化底座的农业应用实践案例,通过展示其搭建过程与综合智能计算实施效果,说明底座之上承载并组合发挥时空数据要素的保障优势和基础性支撑作用,彰显了为复杂山地现代农业发展提供高品质时空信息服务的潜能。


 农业产业数字化底座构建的实施流程 

本研究以农业生产空间为案例抛砖引玉,期待面向自然生态、城市生活、能源安全等领域的数字化底座不断涌现,以提供更高品质的时空信息,支撑更高层次的时空分析和专题应用,为更多行业的新质生产力发展蓄势赋能。

吴田军  骆剑承


作者简介



 吴田军  副教授  

长安大学副教授、硕士生导师、“长安学者”青年学术骨干人才,主要从事遥感智能计算与地理空间智能研究,目前在国内外期刊发表学术论文100余篇,出版专著2部,授权发明专利6项/软著3项,主持国家级/省部级科研项目6项,获广西壮族自治区农业科学院科技进步奖,担任国际数字地球学会中国国家委员会“空间地球大数据”专委会委员、“数字山地”专委会委员、陕西省工业与应用数学学会青委会委员、国家自然科学基金委/陕西省科技厅项目评审专家、国际地球科学与遥感研讨会及多本遥感与地理信息领域期刊审稿人/专栏编辑。

 骆剑承  研究员  

中国科学院空天信息研究院研究员、中国科学院大学教授、博士生导师。以遥感大数据智能计算与地学分析为主要方向,重点研究遥感数据挖掘理论和时空信息高性能计算的关键技术,发展了“分层感知/时空协同与多粒度决策”于一体的遥感图谱认知理论体系,建立了国产高分遥感数据处理、信息智能提取的技术系统与应用服务平台。先后承担国家重大研发计划、科技支撑、863计划、国家自然科学基金重点与面上项目、地方应用等项目数十项,出版8本专著和图集(《遥感大数据智能计算》、《遥感图谱认知》、《遥感影像地学理解与分析》、《高分辨率遥感影像计算与分析》等),在国内外学术刊物或国际会议上发表学术论文200余篇。曾获得国家科技进步二等奖、北京市科技进步二等奖、天津市科技进步二等奖等奖项。


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